机械设计基础电子教案 项目三 任务五 蜗杆传动的设计

授课时数周次教学目标知识目标：（1）蜗杆传动的类型、特点及应用场合。（2）蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算。（3）蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料和精度。（4）蜗杆传动的受力分析与强度计算简介。能力目标：（1）能够根据工作要求正确选择蜗杆类型。（2）能够正确判断蜗轮转向。（3）能根据公式正确计算蜗杆的几何尺寸。（4）能根据给定工作要求正确设计蜗杆传动，合理选择蜗杆传动的主要参数。素质目标：（1）在对蜗杆减速器进行分析时，学生可以尝试提出改进方案或优化建议，这有助于培养学生的创新思维和创造力。（2）通过实际动手操作，学生能够熟练掌握蜗杆减速器的拆装步骤和方法，增强实际操作技能。（3）增强安全意识和责任感，确保实验操作的安全性和准确性。思政目标结合蜗杆传动减速比大、运行平稳、具有反向自锁、承载能力强的结构特性，以及起重设备、电梯、冶金机械等关键设备的应用场景与失效风险，引导学生树立严谨求实、依规设计的治学态度和精益求精的工匠精神；依托蜗杆自锁特性关乎设备防坠、制动安全的工程实际，强化学生安全第一、质量为本、岗位履职尽责的职业责任意识；通过分析蜗杆传动效率低、发热大、磨损快的利弊特性，培养学生辩证分析、扬长避短、按需选型的工程思维；结合我国高端精密蜗杆蜗轮零部件的技术升级与国产化发展成果，增强学生专业自信与行业认同感，树立深耕专业、匠心筑梦、技能报国的职业担当。教学重点（1）熟悉蜗杆传动的特点、类型及应用场合（2）理解蜗杆旋向与蜗轮转向的判定方法。（3）掌握蜗杆传动的基本参数及其计算方法。（4）了解蜗杆传动的正确啮合条件。教学难点（1）蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算。（2）在实际应用中，如何根据具体工况选择合适的蜗杆传动类型和参数。投影仪、计算机、PPT、黑板等作业教学小结教学过程设计教学组织方法a.圆柱蜗杆传动b.环面蜗杆传动c.锥面蜗杆传动图3-5-3蜗杆传动的类型1.传动比大、结构紧凑。2.传动平稳、噪声小。3.具有自锁性。4.传动效率较低。5.蜗轮造价高。1．模数和压力角图3-5-4蜗杆传动几何参数αa1=αt2=α（3-5-1）2．蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2蜗杆头数通常为1，2，4。蜗轮齿数一般取z2=28～80。3.传动比蜗杆传动比是蜗轮齿数与蜗杆齿数之比，用i表示传动比，1为蜗杆，2为实物图片演示介绍相应内容及概念像观看蜗轮，计算公式为：i（3-5-2）4．蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数qq（3-5-3）5．蜗杆导程角γa=0.5(d1+d2)=0.5m(q+z2)（3-5-5）7.齿面间滑动速度vsvs（3-5-6）8.蜗杆传动的几何尺寸计算蜗杆传动的设计要求1）计算蜗轮接触强度2）计算蜗杆传动热平衡，限制工作温度3）必要时验算蜗杆轴的刚度。1.蜗杆材料对高速重载的传动，蜗杆常用低碳合金钢（如20Cr、20CrMnTi）经渗碳后，表面淬火使硬度达56～62HRC，再经磨削。对中速中载传动，蜗杆常用45钢、40Cr、35SiMn等，表面经高频淬火使硬度达45～55HRC，再磨削。对一般蜗杆可采用45、40等碳钢调质处理（硬度为210～230HBS）。2.蜗轮材料常用的蜗轮材料为铸造锡青铜（ZCuSnl0Pl，ZCuSn6Zn6Pb3）、铸造铝铁青铜（ZCuAl10Fe3）及灰铸铁HTl50、HT200等。锡青铜的抗胶合、减摩及耐磨性能最好，但价格较高，常用于相对滑动速度vs≥3m/s的重要传动；铝铁青铜具有足够的强度，并耐冲击，价格便宜，但抗胶合及耐磨性能不如锡青铜，一般用于vs≤6m/s的传动；灰铸铁用于vs≤2m／s的不重要场合。蜗杆传动中，蜗杆为主动件，蜗轮为从动件。已知蜗杆的旋向和转动方向，则可判断出蜗轮的转向。如图3-5-7所示，右旋蜗杆用右手，左旋蜗杆用左手进行判断，四指弯曲方向代表蜗杆的旋转方向，则蜗轮的转向与伸直的大拇指指向相反。图3-5-7